CN104852740B - 基于自适应参考电压的sigma-delta ADC - Google Patents
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Abstract
本发明涉及模拟集成电路设计领域，为提供在不牺牲电路速度前提下进一步提高sigma‑delta ADC的精度的方法，本发明采取的技术方案是，基于自适应参考电压的sigma‑delta ADC，由粗量化电路、自适应参考电压生成电路、增量式sigma‑delta ADC、编码电路组成，输入信号经开关Ssar连接到粗量化电路，粗量化电路输出到编码电路H端；输入信号经开关Ssg连接到增量式sigma‑delta ADC，增量式sigma‑delta ADC输出到编码电路；粗量化电路经自适应参考电压生成电路输出到增量式sigma‑delta ADC。本发明主要应用于模拟集成电路设计。
Description
技术领域
本发明涉及模拟集成电路设计领域，尤其是一种速度精度兼具的数模转换器。具体讲，涉及基于自适应参考电压的sigma-delta ADC。
背景技术
增量式sigma-delta ADC可以看作是传统的sigma-delta ADC工作在瞬态的情况。采用高阶结构时，可以达到很高的精度。其中二阶结构最为稳定，但当精度超过14bit时，需要合理考虑其转换速度和电路设计难度之前的折中问题。
发明内容
为克服技术的不足，提供在不牺牲电路速度前提下进一步提高sigma-delta ADC的精度的方法。为此，本发明采取的技术方案是基于自适应参考电压的sigma-delta ADC，由粗量化电路、自适应参考电压生成电路、增量式sigma-delta ADC、编码电路组成，输入信号经开关Ssar连接到粗量化电路，粗量化电路输出到编码电路H端；输入信号经开关Ssg连接到增量式sigma-delta ADC，增量式sigma-delta ADC输出到编码电路；粗量化电路经自适应参考电压生成电路输出到增量式sigma-delta ADC；输入信号进入粗量化电路进行粗量化、编码，形成输出码的高位，并将H置为1；此时开关Ssar打开，开关Ssg闭合，粗量化后的输出通过自适应参考电压生成电路控制增量式sigma-delta ADC的参考电压选择；输入信号经过增量式sigma-delta ADC进行细量化得到低位；最后进行全数字码输出，并将H置为0，其中当H为1时Ssg闭合，H为0时Ssg断开，Ssar与Ssg相反。
自适应参考电压生成电路结构为：在输入Vref和地之间串联2m+1个电阻，m为SAR的量化位数，两端为两个R1，中间为2m-1个R2,其中在第一、第二个R2间位置输出V0、V1，V0接Vmax，V1接Vmin，依次类推直至Vk，k＝2m，开关和粗量化输出关系如表1所示：
表1开关和SAR输出关系
输入Vref经开关Sk-1接Vmax。
与已有技术相比，本发明的技术特点与效果：
在电路和速度方面付出较小代价的前提下进一步提高了sigma-delta ADC的精度。
附图说明
图1本设计的整体结构图。
图2参考电压生成及控制。
图3双参考电压增量式sigma-delta ADC。
具体实施方式
本设计工作原理图如图1所示，输入信号经过采样保持电路后，开关Ssar闭合，信号进入粗量化电路，信号经过SAR电路进行粗量化，编码，形成输出码的高位，并将H置为1；此时开关Ssar打开，开关Ssg闭合，粗量化的输出控制增量式sigma-delta ADC的参考电压选择；输入信号经过增量式sigma-delta ADC进行细量化得到低位；最后进行全数字码输出，并将H置为0。其中当H为1时Ssg闭合，H为0时Ssg断开，Ssar与Ssg相反。
参考电压生成及控制原理如图2所示，在Vref和地之间串联2m+1(m为SAR的量化位数，下同)个电阻，两端为两个R1，中间为2m-1个R2,其中在相应位置输出V0、V1、V2…Vk-2、Vk-1、Vk(k＝2m，下同)。开关和SAR输出关系如表1所示：
表1开关和SAR输出关系
附图2中V0:标识节点电压，值为
V1：标识节点电压，值为
V2：标识节点电压，值为
…；
Vk-2：标识节点电压，值为
Vk-1：标识节点电压，值为
Vk：标识节点电压，值为
Vmin：与图3中Vmin的连接的接口；
Vmax：与图3中Vmax的连接的接口。
双参考电压增量式sigma-delta ADC原理如图3所示，基本原理与传统增量式sigma-delta ADC相同，反馈回路中，当比较器输出1时控制开关S接Vmax，输出0时控制开关S接Vmin。
例如，SAR量化位数为4(m＝4，4个cycle)，sigma-delta ADC量化位数为10(n＝10，33个cycle)位参考电压Vref＝5V，当输入为2.761V时，经过SAR粗量化得到高位数字码1001，并控制参考电压开关S9闭合其他断开，在经过增量式sigma-delta ADC量化后得到低位数字00110011，最后输出10010011001101。
假设SAR量化位数为4(m＝4，4个cycle)，sigma-delta ADC量化位数为10(n＝10，33个cycle)位参考电压Vref＝5V，当输入为2.761V时，经过SAR粗量化得到高位数字码1001，并控制参考电压开关S9闭合其他断开，在经过增量式sigma-delta ADC量化后得到低位数字00110011，最后输出10010011001101。
Claims (1)
1.一种基于自适应参考电压的sigma-delta ADC，其特征是由粗量化电路、自适应参考电压生成电路、增量式sigma-delta ADC、编码电路组成，输入信号经开关Ssar连接到粗量化电路，粗量化电路输出到编码电路H端；输入信号经开关Ssg连接到增量式sigma-deltaADC，增量式sigma-delta ADC输出到编码电路；粗量化电路经自适应参考电压生成电路输出到增量式sigma-delta ADC；输入信号进入粗量化电路进行粗量化、编码，形成输出码的高位，并将H置为1；此时开关Ssar打开，开关Ssg闭合，粗量化后的输出通过自适应参考电压生成电路控制增量式sigma-delta ADC的参考电压选择；输入信号经过增量式sigma-deltaADC进行细量化得到低位；最后进行全数字码输出，并将H置为0，其中当H为1时Ssg闭合，H为0时Ssg断开，Ssar与Ssg相反；增量式sigma-delta ADC结构为：
自适应参考电压生成电路结构为：在输入Vref和地之间串联2m+1个电阻，m为SAR的量化位数，两端为两个R1，中间为2m-1个R2,其中R1在第一、第二个R2间位置输出V0、V1，V0接Vmax，V1接Vmin，依次类推直至Vk，k＝2m，开关和粗量化输出关系如表1所示：
表1 开关和SAR输出关系
输入Vref经开关Sk-1接Vmax。
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